Методическая статья

Сравнительный анализ поражений с помощью целевого подхода к секвенированию

DOI:

10.3791/59844

⸱

5 ноября 2019 г.

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1ARC-Net Research Centre, University and Hospital Trust of Verona, 2Department of Diagnostics and Public Health, Section of Pathology, University and Hospital Trust of Verona, 3Department of Medicine (DIMED), Surgical Pathology and Cytopathology Unit, University of Padua

В этой статье

Краткое содержание

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

В этой статье описывается метод выявления клональных и субклональных изменений между различными образцами от данного пациента. Хотя описанные здесь эксперименты сосредоточены на определенном типе опухоли, этот подход в целом применим к другим твердым опухолям.

Аннотация

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Оценка внутриопухолевой неоднородности (ITH) имеет первостепенное значение для прогнозирования отказа целевых методов лечения и разработки соответственно эффективных противоопухолевых стратегий. Хотя опасения часто возникают из-за различий в обработке образцов и глубине покрытия, последовательность твердых опухолей следующего поколения распутала весьма изменчивую степень ITH по типам опухолей. Захват генетической родственности между первичными и метастатическими поражениями путем выявления клональных и субклональных популяций имеет решающее значение для разработки методов лечения заболеваний на запредлечных стадиях. Здесь мы сообщаем о методе анализа сравнительных поражений, который позволяет идентифицировать клональные и подклональные популяции между различными образцами одного и того же пациента. Описанный здесь экспериментальный подход объединяет три хорошо зарекомендовавших себя подхода: гистологический анализ, секвенирование с высоким уровнем поражения и иммунофенотипический анализ. Для того, чтобы свести к минимуму воздействие на обнаружение субклональных событий путем неправильной обработки образцов, мы подвергли ткани тщательному патологическому исследованию и обогащению неопластических клеток. Контрольная качественная ДНК от неопластических поражений и нормальных тканей была затем подвергнута высокому секвенированию покрытия, ориентируясь на области кодирования 409 соответствующих генов рака. Рассматривая только ограниченное геномное пространство, наш подход позволяет оценить степень неоднородности между соматическими изменениями (однонуклеотидные мутации и вариации числа копий) в различных поражениях от данного пациента. Благодаря сравнительному анализу данных секвенирования мы смогли различать клональные и субклональные изменения. Большинство ITH часто приписывают пассажирские мутации; Поэтому мы также использовали иммуногистохимию для прогнозирования функциональных последствий мутаций. Хотя этот протокол был применен к определенному типу опухоли, мы ожидаем, что описанная здесь методология в целом применима к другим твердым типам опухолей.

Введение

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Появление следующего поколения секвенирования (NGS) революционизировал способ рака диагностируется и лечится1. NGS в сочетании с межрегиональным секвенированием выявили высокую степень внутриопухолевой неоднородности (ITH) в твердых опухолях2, что частично объясняет провал целевой терапии из-за присутствия субклонов с различной чувствительностью к лекарственным препаратам2 . Важной проблемой, поставленной в ходе исследований секвенирования генома, является необходимость проведения различия между мутациями пассажира (т.е. нейтрального) и драйвера при индивидуальных раковых заболеваниях3. Несколько исследований действительно показали, что при некоторых опухолях, пассажирские мутации составляют большинство ITH, в то время как изменения водителя, как правило, сохраняются среди поражений одного и того же человека4. Важно также отметить, что большая мутационная нагрузка (как это видно при раке легких и меланоме) не обязательно подразумевает большое субклональное бремя мутаций2. Таким образом, высокая степень ITH может быть найдена в опухолях с низкой мутационной нагрузкой.

Метастаза являются причиной более 90% смертей, связанных с раком во всем мире5; Поэтому, захват мутационной неоднородности генов драйверов среди первичных и метастатических поражений имеет решающее значение для разработки эффективных методов лечения заболеваний на поздних стадиях. Клиническое секвенирование обычно проводится на нуклеиновых кислотах из фиксированных тканей, что затрудняет исследование генома из-за низкого качества ДНК. С другой стороны, цель клинического секвенирования заключается в выявлении действенных мутаций и/или мутаций, которые могут предсказать отзывчивость/безответственность к данному терапевтическому режиму. В его нынешнем виде секвенирование может быть ограничено меньшей долей генома для своевременной извлечения клинически релевантной информации. Переход от профилирования ДНК с низкой пропускной способностью (например, Секвенирование Сэнгера) к NGS позволил проанализировать сотни генов, имеющих отношение к раку, на высокой глубине охвата, что позволяет выявлять субклональные события. Здесь мы сообщаем о методе анализа сравнительных поражений, который позволяет идентифицировать клональные и подклональные популяции между различными образцами одного и того же человека. Описанный здесь метод объединяет три хорошо зарекомендовавших себя подхода (гистологический анализ, секвенирование с высоким уровнем охвата и иммунофенотипический анализ) для прогнозирования функциональных последствий выявленных вариаций. Этот подход схематично описан на рисунке 1 и применяется к изучению 5 метастатических случаев твердых псевдопапиллярных неоплазм (SPNs) поджелудочной железы. В то время как мы описываем обработку и анализ формалина-фиксированного парафина-встроенных (FFPE) образцов ткани, та же процедура может быть применена к генетическому материалу из свежезамороженной ткани.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Материалы, использованные в исследовании, были собраны в соответствии с конкретным протоколом, который был одобрен местным комитетом по этике. Было получено письменное информированное согласие всех пациентов.

1. Гистологический и иммунофенотипический пересмотр образцов тканей

ПРИМЕЧАНИЕ: Эксперт-патологоанатом отвечает за деятельность, описанную в дальнейшем.

  1. Гистопатологический пересмотр отдельных случаев в соответствии с устоявшимися диагностическими критериями.
    1. Используйте микротом, чтобы вырезать 4'5 мкм толстые участки ткани из репрезентативных блоков ткани FFPE и смонтировать разделы на стандартных гистологических слайдов.
    2. Выполните гематоксилин и эозина окрашивания для каждого слайда с помощью автоматизированного пятна слайд ткани (Таблица материалов).
    3. Обзор гистопатологического диагноза выбранных случаев опухоли в соответствии с диагностическими критериями ВОЗ.
      ПРИМЕЧАНИЕ: На этом этапе, патологоанатом может определить морфологически различных областях опухоли в рамках одного и того же раздела ткани. Можно собирать эти участки отдельно (см. раздел 2). Гистологическое сходство опухоли и нормальных клеток для SPN предусмотрено на рисунке 2.
    4. Выполните иммуногистохимическое окрашивание установленных маркеров в дополнение к гистологическому анализу и оценке иммунофенотипической неоднородности.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Патологоанатом может определить иммунофенотипически различных областях опухоли в рамках одного и того же раздела ткани. Можно собирать эти участки отдельно (см. раздел 2).
  2. Оцените неопластическую клеточность секции опухолевой ткани и спланируйте ручной микродиссекцию соответственно.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Это патологоанатом генерируемых оценка опухолевой клеточной.
    1. Если содержание неопластических клеток в секции тканей превышает 70%, то ручной микрорассеификация не является обязательной; перейти непосредственно к шагу 3.1.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Цель 70% неопластического содержания клеток для того, чтобы (i) обеспечить адекватную чувствительность для мутантов аллельных частотных оценок и (ii) возможно проверить клональные мутации менее чувствительными методологиями (например, секвенирование капилляров).
    2. Если содержание неопластических клеток в секции тканей ниже 70%, необходимо микрорассечение и перейти к шагу 2.
  3. Оцените участки тканей из блока FFPE, где ненеопластическая ткань была отобрана. Эта ткань используется в качестве источника зародышевой ДНК.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Кровь является альтернативным источником зародышевой ДНК. В этом случае, приступить к извлечению ДНК в качестве рекомендации в записке шаг 4.1.
    1. Если в разделе тканей видна только неоопластическая ткань(рисунок 2D),то ручная микрорассеяция не требуется; перейти непосредственно к шагу 3.1.
    2. Если существенное загрязнение от неопластических клеток присутствует в разделе ткани, то требуется ручной микрорассеификация; перейти на раздел 2.

2. Ручная микродиссекция

ПРИМЕЧАНИЕ: Этот метод применим к различным типам твердых опухолей, и он предназначен для увеличения содержания неопластических клеток образцов тканей. Кроме того, этот метод может быть использован для сбора морфологически и / или иммунофенотипически различных областях в рамках одного и того же раздела ткани.

  1. Используя микротом, разрежьте до десяти секций опухолевой ткани FFPE толщиной 4,6 мкм и смонтируй их на незаряженных слайдах.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Если только одно 1 мм2 гнезда раковых клеток видно в образце, 10 тканей слайды должны быть сокращены и подвергнуты ручной микродиссекции для того, чтобы получить целевое количество ДНК (40 нг); это при условии, что 1 мм2 кластера содержит от 700 до 1000 ядер опухоли.
  2. Инкубировать слайды при 60 градусах по Цельсию в течение 10 минут.
  3. Поместите горки в стойку и выполните следующие стишки: ксилен на 20 мин, 100% этанол в течение 10 мин, 80% этанола в течение 10 мин, 70% этанола в течение 10 мин, дистиллированная вода на 1 мин, гематоксилин контрпятно на 10 с, водопроводная вода на 1 мин.
  4. На стандартном перевернутом микроскопе используйте 27 G иглу на шприце в качестве инструмента микродиссекции и соберите репрезентативные кластеры опухолевых клеток. Урожай не менее десяти 1 мм2 кластеров клеток для обеспечения необходимого количества ДНК для секвенирования.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Если морфологически различные области предназначены для анализа в качестве различных сущностей, а затем использовать инструмент микродиссекции для сбора этих областей отдельно.
  5. Поместите собранные кластеры в 1,5 мл трубок(Таблица материалов) ранее заполнены с 20 зл и 180 Л буфера лисиса(Таблица материалов, как включены в комплект экстракции ДНК) и смешать путем вихря.

3. Обработка тканей без предварительного микрорассечения

ПРИМЕЧАНИЕ: Эта процедура используется для тканевых блоков, которые содержат только ненеопластические клетки (источник зародышевой ДНК) или содержат по крайней мере 70% морфологически однородных раковых клеток.

  1. С помощью микротома вырезать до шести 4'5 мкм толстых секций ткани из выбранных блоков ткани FFPE. Поместите свитки ткани в трубки 1,5 мл, как описано в шаге 2.5.

4. Извлечение ДНК из нормальных и неопластических клеток

  1. Очистите ДНК от нормальной и неопластической ткани с помощью комплекта экстракции ткани ДНК FFPE(Таблица материалов) в соответствии с инструкциями производителя.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Когда кровь используется в качестве источника зародышевой нуклеиновой кислоты, очистить ДНК с помощью комплекта экстракции крови ДНК (Таблица материалов).
  2. Количественная оценка ДНК и проверка качества
    1. Для количественной оценки количества двухцепочечного (dsDNA), добавьте аликот образца ДНК в раствор, содержащий флуоресцентное окретное окноду нуклеиновой кислоты(Таблица материалов)и измерьте испускаемую флюоресценцию с помощью фторметра скамейки(Таблица материалов ).
      ПРИМЕЧАНИЕ: Анализ измеряет интенсивность флуоресцентного сигнала, испускаемого из флуоресцентных красителей, прикрепленных к dsDNA, и определяет количество ДНК с помощью стандартной кривой.
    2. Используйте микротом ный спектрофотометр(Таблица материалов)для измерения соотношений образца 260/280 и 260/230 для того, чтобы квалифицировать ДНК. "Чистая" ДНК должна иметь 260/280 из 1,8 и 260/230 в диапазоне 1,8-2,2.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Спектрофотометрическая оценка образца предназначена для доказательства наличия химических загрязнителей (например, фенола), которые влияют на реакции вниз по течению. В случае загрязнения химическими реагентами выполните этап очистки с помощью комплекта на основе столбцов.

5. Подготовка и количественная оценка библиотеки

ПРИМЕЧАНИЕ: Схематическая диаграмма подготовки библиотеки и квантификации шагов сообщается на рисунке 3.

  1. Подготовка библиотеки ДНК (4 грунтовых пула, созданных для каждого образца)
    ПРИМЕЧАНИЕ: 4 грунтовки бассейны принадлежат к раку панели сообщили вТаблица материалов. Каждый пул содержит грунтовые пары, предназначенные для мультиплексного целевого выбора из 409 генов. Ссылка на список генов, составляющих панель NGS, приведена вТаблица материалов.
    1. Подготовьте четыре реакции на усиление ДНК для каждого образца, по одному на пул праймера. Для каждого грунтового пула (Таблица материалов), добавить в 0,2 мл трубки (Таблица материалов: 4 л мастер-микс (Таблица материалов, включенных в библиотечный комплект), 10 л высокой точности грунтовки бассейн смеси (Таблица материалов, включенных в рак панели библиотеки), и 6 зЛ ДНК (10 нг всего).
    2. Усильте целевые области каждого грунтового бассейна отдельно в четырех трубках длиной 1,5 мл, выполняющих следующую программу: удерживайте при 99 кв.м. в течение 2 мин (активация горячего старта полимераза), 16 циклов (денатурнатура при 99 кв. м на 15 с, аннальивная и протягивайте при 60 градусах по Цельсию в течение 8 мин) , удерживайте при 4 градусах Цельсия.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Остановка точки. Храните целевые реакции усиления при 4 градусах Цельсия на ночь или при -20 градусов в течение более длительного времени.
    3. Частичное переваривание ампронов заканчивается
      ПРИМЕЧАНИЕ: Руководство, предоставленное комплектом производителя NGS, предусматривает шаг, в котором различные реакции усиления из каждого образца объединяются до частичного пищеварения. Избегайте этого шага и продолжайте обрабатывать каждое пищеварение усиления отдельно.
      1. Добавьте 2 злицита специфического смеси пищеварения(Таблица материалов,включенных в библиотечный набор) к каждому усиленному пулу каждого образца (общий объем каждой трубки 0,2 мл составляет 22 л). Vortex тщательно и центрифуги каждой трубки для сбора капель.
      2. Загрузите трубки в тепловой циклик и запустите следующую программу: 50 градусов по Цельсию в течение 10 мин, 55 градусов по Цельсию в течение 10 мин, 60 градусов по Цельсию в течение 20 мин, 10 градусов по Цельсию (на срок до 1 ч).
        ПРИМЕЧАНИЕ: Остановка точки. Хранить тарелку при -20 градусах по Цельсию в течение более длительных периодов.
    4. Гибкие адаптеры ligate для ампликонов и очистки.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Используйте другой адаптер штрих-кода для каждого образца при секвенировании нескольких библиотек на одном чипе. Все четыре реакции усиления из одного образца должны получить один и тот же штрих-код.
      1. Подготовка адаптеров(Таблица материалов, набор адаптеров штрих-кодов). Для каждого штрих-кода X, подготовить смесь P1 адаптер и уникальные адаптеры штрих-кода (Таблица материалов) на окончательное разбавление 1:4. Смешайте 4 злицы воды с 2 юл адаптера P1 и 2 Зл уникальных адаптеров штрих-кода. Используйте 2 злицы этого адаптера штрих-кода для проходов вниз по течению.
      2. Выполните реакцию перевязки, добавляя к каждому усиленному пулу каждого образца в этом порядке: 4 злику коммутатора(Таблица материалов,включенных в библиотечный комплект), 2 злицита адаптера штрих-кода и 2 Зла ДНК-лигазы(Таблица материалов, включенных в библиотечный комплект) (общий объем - 30 евро).
      3. Вихрь тщательно и кратко центрифуги для сбора капель.
      4. Загрузите каждую трубку в тепловой циклизатор и запустите следующую программу: 22 градуса по Цельсию в течение 30 мин, 68 градусов по Цельсию в течение 5 мин, 72 кв. м в течение 5 мин, 4 градуса по Цельсию (до 24 ч).
        ПРИМЕЧАНИЕ: Остановка точки. Хранить тарелку при -20 градусах по Цельсию в течение более длительных периодов.
    5. Очистка и усиление библиотеки
      1. Centrifuge каждой трубки, а затем передать каждый штрих-код образца в 1,5 мл трубки. Добавьте 45 qL реагента очистки на основе бисера(Таблица материалов)к каждому пулу каждого образца. Pipet вверх и вниз 5x смешать подвеску биса с ДНК.
      2. Инкубировать смесь в течение 5 минут при комнатной температуре (RT), затем поместите каждую трубку в магнитную стойку и инкубировать в течение 2 мин. Тщательно удалить и отбросить супернатант, не нарушая гранулы.
      3. Добавьте в каждую трубку по 150 л свежего этанола. Вымойте бусины, движущиеся каждой трубкой из стороны в сторону от двух положений магнита. Откажитесь от супернатанта и обратите внимание, чтобы не беспокоить гранулы.
      4. Повторите процедуры, описанные в шаге 5.1.5.3, а затем держать трубки в магните и воздушно-сухой бусы на RT в течение 5 минут.
      5. Удалите трубки с очищенными библиотеками каждого грунтового бассейна из магнита и добавьте 50 злификаторов высокой точности PCR Mix(Таблица материалов)и 2 Зл библиотечного грунтового микса(Таблица материалов, включенных в библиотечный комплект) к гранулы из бисера каждой трубки.
      6. Vortex каждая трубка 1,5 мл и кратко центрифуга для сбора капель.
      7. Поместите 1,5 мл труб в магнит в течение 2 мин и осторожно перенесите супернатант (50 л) из каждой трубки в новую трубку 0,2 мл, не нарушая гранулы.
      8. Усильте библиотеки каждого грунтового бассейна, выполняемого по следующей программе: удерживайте при 98 градусах по Цельсию в течение 2 минут, чтобы активировать фермент, 5 циклов (денатурации при 98 градусах по Цельсию на 15 с, аннеал и расширяйте при 64 кв 1 мин), удерживайте при 4 градусах по Цельсию. Храните образцы при -20 градусах По Цельсию.
    6. Очистка усиленной библиотеки
      1. Centrifuge каждую трубку, чтобы собрать содержимое в нижней части и передать каждый усиленный образец библиотеки в трубку 1,5 мл.
      2. Добавьте 25 злифика реагента на основе очищения на основе бисера. Pipet вверх и вниз 5x смешать подвеску биса с ДНК.
      3. Инкубировать смесь в течение 5 минут на RT, а затем поместить трубки в магнит в течение 5 минут.
      4. Тщательно перенесите супернатант, который содержит ампиконы, из каждой трубки в новые трубки, не нарушая гранулы.
      5. Добавьте 60 зЛ реагента на основе бисера для очистки в супернатант каждой трубки и пайпет вверх и вниз, чтобы смешать подвеску бисера и ДНК.
      6. Инкубировать смесь в течение 5 минут на RT, а затем поместить трубки в магнит в течение 3 мин.
      7. Откажитесь от супернатанта с каждой трубки и обратите внимание, чтобы не беспокоить гранулы.
        ПРИМЕЧАНИЕ: Ампелоны привязаны к бисеру.
      8. Добавьте в каждую трубку по 150 л свежего этанола. Вымойте бусины, перемещающие трубки из стороны в сторону в двух положениях магнита. Откажитесь от супернатанта и обратите внимание, чтобы не беспокоить гранулы.
      9. Повторите процедуру в шаге 5.1.6.8 и просушите шарики воздуха на RT в течение 3 мин. Избегайте чрезмерной сушки бисера.
      10. Удалите трубки из магнита и добавьте 50 зл и с низким Tris EDTA (TE)(Таблица материалов,включенных в библиотечный комплект) в гранулы для разгона бисера.
      11. Пайпет смесь вверх и вниз несколько раз и инкубировать на RT в течение 2 минут.
      12. Поместите трубки в магнит, по крайней мере 2 мин и тщательно передать супернатант, который содержит ампиконы, на новые трубы, не нарушая бисера.
  2. Количественная оценка библиотеки
    1. Используйте инструмент анализа фрагментов(Таблица материалов)для запуска чипа ДНК в соответствии с протоколом высокой чувствительности ДНК комплект.

6. Объединение библиотек и секвенирование библиотек

  1. Разбавить каждую библиотеку до 100 pM с нуклеазой свободной воды. Объедините 10 юртей из каждой 100 pM библиотек для одного запуска в одной трубке. Смешайте комбинированные библиотеки путем пипетки и приступите к шаблонированию и секвенированию.
  2. Запланированное создание запуска
    ПРИМЕЧАНИЕ: Типичный запуск включает в себя четыре образца, которые могут быть загружены на два различных типа полупроводниковых чипов (чип Ion PI или чип Ion 540) на основе секвенсора, доступного в лаборатории (Ion Proton System или GeneStudio S5 System, Таблица материалов). Эти системы обычно производят 80 миллионов считываемых за пробег.
    1. Откройте Torrent Browser на компьютере, подключенном к системе секвенирования (например, ion Chef System) и запланируйте новый запуск с использованием общего шаблона для выбранного приложения (AmpliSeqDNA).
    2. Переключитесь на вкладку Наборы плана. Выберите Ion Proton System или Ion GeneStudio S5 System из списка отбрасывания приборов на основе используемой системы секвенирования.
    3. В зависимости от системы секвенирования выберите подходящий чип (чип PI для Ion Proton Systems; 540 чипов для Ion GeneStudio S5 Systems) из списка отсеивания типа чипа.
    4. Выберите набор библиотекI-библиотеки Ion AmpliSeq 2.0 из списка выпадающих наборов библиотек.
    5. Выберите кнопку Ion Chef для комплекта шаблонов, а затем выберите подходящий комплект шеф-повара (Ion PI Hi-я chef Kit для чипа PI или Ion 540 Kit-Chef для 540 чипов) из списка выпадающих наборов шаблонов.
    6. Выберите подходящий комплект для секвенирования (Ion PI Hi-я Sequencing 200 Kit для чипа PI или Набор для sequencing для 540 chip) из списка выпадающих наборов Sequencing Kit, а затем выберите IonXpress из списка отбрасывания Mcode Set.
    7. Переключитесь на вкладку Plugin и выберите плагин анализа покрытия.
    8. Переключитесь на вкладку План. Выберите геном GRCh37/hg19 из списка выпадающих справочных библиотек. Из списка целевых регионов выберите соответствующую панель для секвенирования.
    9. Установите количество штрих-кодов для секвенирования и этикетку библиотечных проб трубок в соответствующие поля.
    10. Установите имя штрих-кода и название образца для каждой библиотеки.
  3. Разбавление и загрузка библиотек образцов.
    1. Разбавить фондовой библиотеки с нуклеайза воды до 25 pM для чипа PI или 32 pM для 540 чип.
    2. Pipet 50 л каждой разбавленной библиотеки на дно соответствующей трубки образца библиотеки.
    3. Включите систему секвенирования и следуйте инструкциям на экране, чтобы загрузить все необходимые реагенты и импортировать план выполнения.
    4. Загрузите образец библиотеки трубки, содержащей объединенные библиотеки и начните программу клонального усиления.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Система Ионшефа требует двух фишек, которые должны быть подготовлены за пробег.
  4. Секвенирование на Ион протон или Ион GeneStudio S5.
    1. Включите систему секвенирования и следуйте инструкциям на экране, чтобы инициализировать секвенирование и импортировать план выполнения.
    2. Загрузите чип секвенирования после удаления его из системы секвенирования.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Будьте заземлены, прежде чем забрать чип, чтобы избежать повреждения чипа из-за электростатического разряда. Обработка/позиционирование чипов наряду с примерами успешной/неудачной загрузки приведены в рисунке 4.
    3. Закройте крышку отсека чипа и подождите, пока значок состояния чипа не упомянет "Готов".
    4. Освободите контейнер для отходов, когда первый запуск будет завершен, а затем последовательность оставшегося чипа как можно скорее.

7. Анализ мутаций и вариаций числа копий (CNV)

ПРИМЕЧАНИЕ: Выравнивание данных секвенирования с геномом ДНК GRCh37/hg19 человека автоматически выполняется после установки в Плане (шаг 6.2.8).

  1. Используйте плагин анализа покрытия(Таблица материалов)выход для проверки глубины покрытия и единообразия.
  2. Выполните вариант вызова с помощью плагина вызывающего абонента варианта Torrent (Таблица материалов), выбрав зародышевой или соматический рабочий процесс по мере необходимости.
  3. Скачать отфильтрованные варианты Variant Call Format (VCF) файлы. Аннотировать варианты с использованием программного обеспечения Variant Effect Predictor (VEP)6 и базы данных NCBI RefSeq.
  4. Загрузите данные по секвенированию на Программное обеспечение Ion Reporter с помощью плагина для загрузчика Ion Reporter и используйте комплексный цикл опухолей для опухоли, нормального парного процесса, для анализа данных для оценки CNV.
  5. Ручно фильтруйте мутации и CNV на основе баллов, назначенных программным обеспечением, и визуально проверяйте их с помощью интегративной genomics Viewer (IGV)7.
    1. Визуально проинспектируйте выравнивание на наличие необычных считывателей (из-за, например, неправильного, чрезмерного усиления или чтения мягкой обрезки), которые могут генерировать артефальные вызовы.
    2. Проверить CNVs путем проверки нормализованного покрытия для всех ампиконов через данный ген против нормализованного покрытия базового.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Это помогает исправить ложные вызовы из-за сегментации программного обеспечения, которое иногда вызывает CNV на основе симметрично ненормальное покрытие нескольких ампронов в конце одного гена и в начале последовательного гена.
  6. Индексирование соматических мутаций
    1. Для каждого случая, индекс мутации звонки от секвенирования нормальной ткани / крови, первичной опухоли и метастазов.
    2. Пометить как зародышевой линии и отказаться от вызовов, которые также очевидны из последовательности данных зародышевой ДНК.
    3. Пометить как клональный / основатель мутаций, которые разделяют между всеми поражениями данного пациента.
    4. Пометить как подклональные / прогрессор мутации, которые обнаруживаются в некоторых, но не все поражения данного пациента.

8. Иммунофенотипический анализ: иммуногистохимия для релевантного экспрессии белка

ПРИМЕЧАНИЕ: Иммуногистохимия была использована для проверки функциональных последствий инактивации мутаций в генах супрессоров опухоли.

  1. Используя микротом, вырезать 3'4 мкм толщиной FFPE ткани разделов и смонтировать их на заряженных слайдов и инкубировать слайды на 60 градусов по Цельсию в течение 10 минут.
  2. Поместите горки в стойку и выполните следующие шаги: ксилен в течение 10 мин, ксилен на 10 мин, 95% этанола в течение 4 мин, 95% этанола в течение 4 мин, 70% этанола в течение 4 мин, 70% этанола в течение 4 мин, дистиллированная вода в течение 4 мин.
  3. Выполните извлечение антигена на основе указаний производителей антител(Таблица материалов).
    1. Поместите горки в стойку со специфическим раствором извлечения антигена и погрузите в водяную ванну при температуре подкипания.
    2. Удалите горки из ванны и запустить водопроводную воду, чтобы остыть в течение 10 минут.
  4. Поместите слайды в новую стойку с 3% H2O2 в 1x Tris-буферный солен (TBS) в течение 20 минут на RT для того, чтобы инактивировать эндогенные перекисты.
  5. Поместите слайды в новую стойку и мыть 3x с TBS и 0,1% от Tween 20 (TBST).
  6. Используйте ручку PAP(Таблица материалов) для рисования гидрофобного круга вокруг слайд-установленной ткани.
  7. Поместите слайды во влажную камеру и выполните блокировку в течение 1 ч на RT, используя 5% бычьего сывороточного альбумина (BSA) в TBST в качестве блокирующего решения.
  8. Инкубировать слайды с первичными антителами (Таблица материалов) во влажной камере на ночь при 4 градусах Цельсия. Разбавить первичные антитела блокирующим раствором в соответствии с рекомендацией.
  9. Поместите слайды в новую стойку и мыть 3x с TBST.
  10. Инкубировать слайды с конкретными вторичными антителами (анти-мышь или анти-кролик) (4'5 капель на 1 слайд) в течение 30 минут на RT во влажной камере.
  11. Место слайды в новую стойку и мыть 3x с TBST и после в дистиллированной воде.
  12. Подготовка 3,3'-диаминобензидин (DAB) раствор разбавления 1 капля в 1 мл буфера разбавления (Таблица материалов). Инкубировать слайды максимум за 5 минут проверки под микроскопом.
  13. Используйте положительный контроль для расчета времени инкубации, следуя развитию реакции под микроскопом.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Каждое антитело нуждается в определенном времени инкубации.
  14. Неактивный DAB (остановка хромогенных осадков) путем погружения слайдов в дистиллированную воду.
  15. Счетчик слайды, погружая их в новую стойку с гематоксилином в течение 10 с, а затем промыть водопроводной водой.
  16. Поместите горки в стойку и выполните следующие шаги: 70% этанола в течение 4 мин, 70% этанола в течение 4 мин, 95% этанола в течение 4 мин, 95% этанола в течение 4 мин, ксилен на 10 мин, ксилен в течение 10 мин.
  17. Уплотнение слайды положить пару капель монтажа среды (Таблица материалов) на каждой ткани слайд и крышка с крышкой.
  18. Нанесите давление на покрывало, чтобы переместить излишки средних и воздушных пузырьков от ткани и из coverslip и высохнуть воздуха.
  19. Оценить и оценка результаты окрашивания под перевернутым микроскопом с экспертом патологоанатома.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Система подсчета очков будет зависеть от конкретных антигенов, для которых информация в литературе может уже существовать. Если информация не доступна в литературе, получить скоринг системы с использованием выражения антигена в нормальной ткани в качестве эталона.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Рабочий процесс исследования иллюстрируется на рисунке 1. Многопоражения (n No 13) секвенирование 5 случаев SPN, нацеленных на последовательности кодирования 409 генов, связанных с раком, выявили в общей сложности 27 соматических мутаций в 8 генах(CTNNB1, KDM6A, BAP1, TET1, SMAD4, TP53, FLT1, и FGFR3). Мутации были определены как основатель / клональный, когда разделяют между всеми поражениями данного пациента, и прогрес...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Наш метод позволяет выявить молекулярные изменения, участвующие в прогрессировании твердых опухолей, путем интеграции вертикальных данных (т.е. морфологии, секвенирования ДНК и иммуногистохимии) от различных поражений данного пациента. Мы продемонстрировали способность нашего метода для обнаружения клональных и субклональных событий в мутационных молчаливых опухолей типа (т.е., SPN, твердо-псевдопапиллярный неоплазмы поджелудочной железы) путем допроса кодирования последовательностей 409 рака соответствующих генов

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Авторам нечего раскрывать.

Благодарности

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Исследование было поддержано итальянским проектом по геному рака (Grant No. FIRB RBAP10AHJB), Associazione Italiana Ricerca Cancro (AIRC; Грант No 12182 в AS и 18178 в VC), FP7 Европейского сообщества Грант (Cam-Pac No 602783 в AS). Финансируя учреждения не принимали никакого роли в сборе, анализе и толковании данных или в написании рукописи.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Биоанализатор 2100Agilent TechnologiesG2939BA  Автоматизированный инструмент для электрофореза
Комплект Agencourt AMPure XPНаучный центр ФишераNC9959336Технология бусин для очистки ПЦР-продуктов; Реагент для очистки на основе шариков
Agilent Высокочувствительный набор для анализа ДНКAgilent Technologies5067-4627Количественная оценка библиотеки
Анти-БАП1Санта Крус БиотехнологииСК-28383Антитело
Анти-ГЛАТ1Термо СайентиалРБ-9052Антитело
Анти-КДМ6АКлеточная сигнализация#33510Антитело
Анти-р53НовокастраНКЛ-Л-п53-ДО7Антитело
Анти-&бета; катенинСигма-ОлдричС7207Антитело
Решение для блокировкиДомашнее изготовление-5 % бычий сывороточный альбумин (БСА) в ТБСТ
Раствор для инактивации эндогенных пероксидазДомашнее изготовление-3% H2O2 в трис-буферном растворе (TBS) 1x
Leica CV ультраЛейка70937891Entellan mountin media
Решение по извлечению эпитопов 1Leica BiosystemsАР9961Раствор для извлечения эпитопа на основе цитрата pH 6.0
Решение для извлечения эпитопов 2Leica BiosystemsАР9640Раствор для извлечения эпитопов на основе ЭДТА pH 9,0
Eppendorf 0,2 мл ПЦР-пробирки, прозрачныеЭппендорф951010006Трубы
Пробирки Eppendorf DNA LoBind, 1,5 млЭппендорф22431021Трубы
ЭтанолДИАПАТА0123Реагент депарафинизации ИГХ
ImmEdge Pen  Гидрофобные  Барьер  РучкаЛаборатория «Вектор»Х­ 4000Гидрофобная ручка
ImmPACT DAB  ПероксидазаЛаборатория «Вектор»СКиШлях; 4105Субстрат HRP
ImmPRESS Anti­ Кролик  Ig  Реагент  ПероксидазаЛаборатория «Вектор»MP­ 7401&sham; 50Вторичные антитела
ImmPRESS Anti­ Мышь  Ig  Реагент  ПероксидазаЛаборатория «Вектор»MP­ 7402&sham; 50Вторичные антитела
Просмотрщик интегративной геномики (IGV)Институт Броуда-https://software.broadinstitute.org/software/igv/home
Комплексная онкологическая панель Ion AmpliSeqThermofisher Scientific4477685Мультиплексный выбор мишени 409 гена, связанного с раком. https://assets.thermofisher.com/TFS-Assets/CSD/Reference-Materials/ion-ampliseq-cancer-panel-gene-list.pdf
Библиотечный комплект Ion AmpliSeq 2.0Thermofisher Scientific4480441Подготовка библиотек ампликонов с помощью панелей Ion AmpliSeq
Инструмент Ion ChefThermofisher Scientific4484177Автоматизированная подготовка библиотеки, подготовка шаблонов и загрузка чипов
Ion PI Chip Kit v3 или Ion 540 ChipThermofisher ScientificА26771 или А27766Чипы со штрих-кодом для секвенирования
Набор Ion PI Hi-Q Chef или Ion 540 Kit-ChefThermofisher ScientificА27198 или А30011Подготовка шаблона
Комплект Ion PI Hi-Q Sequencing 200 или Ion S5 Sequencencing KitThermofisher ScientificА26433 или А30011Секвенирование
Ионный протон или ионная система GeneStudio S5Thermofisher Scientific4476610 или A38196Система секвенирования
Программное обеспечение Ion Reporter - AmpliSeq Comprehensive Cancer Panel опухоль-нормальная параThermofisher Scientific4487118Рабочий процесс
Ion Reporter Software - плагин для загрузкиThermofisher Scientific4487118Инструмент анализа данных
Программное обеспечение Ion Torrent Suite - плагин Coverege AnalysisThermofisher Scientific4483643Плагин, описывающий уровень покрытия последовательности
Программное обеспечение Ion Torrent Suite - Variant Caller pluginThermofisher Scientific4483643Плагин для идентификации однонуклеотидных полиморфизмов (SNP), вставок и делеций в образце по всему эталону
Комплект адаптеров для штрих-кодов Ion Xpress 1-96Thermofisher Scientific4474517Уникальные адаптеры для штрих-кодов
Спектрофотометры NanoDrop 2000/2000cThermofisher ScientificНД-2000Определение чистоты ДНК
База данных референсных последовательностей NCBI (RefSeq)НКБИ-https://www.ncbi.nlm.nih.gov/refseq/
Платиновая ПЦР SuperMix Высокая ТочностьНаучный центр Фишера12532-016 или 12532-024SuperMix для амплификации ПЦР; высокоточная смесь ПЦР
QIAamp DNA Blood Мини-наборКиаген51106 0р 51104Набор для забора крови из ДНК
Ткань QIAamp DNA FFPEКиаген56404Набор для экстракции тканей DNA FFPE
Флуориметр Qubit 2.0Thermofisher ScientificВопрос 32866Количественное определение ДНК
Набор для анализа Qubit dsDNA BRThermofisher ScientificНомер Q32850Набор для количественного определения ДНК на флуориметре Qubit 2.0
ТБСТДомашнее изготовление-Трис-буферный физиологический раствор (TBS) и 0,1% от Tween 20
Ткань-Тек Призма Плюс & Салфетка-Тек ПленкаСакура Европа6172Автоматический инструмент для окрашивания салфеток
Программное обеспечение Variant Effect Predictor (VEP)EMBI-EBI-http://grch37.ensembl.org/Homo_sapiens /Инструменты/VEP
Ксилен, смесь изомеровКарло Эрба492306Реагент депарафинизации ИГХ

Ссылки

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Koboldt, D. C., Steinberg, K. M., Larson, D. E., Wilson, R. K., Mardis, E. R. The next-generation sequencing revolution and its impact on genomics. Cell. 155 (1), 27-38 (2013).
  2. McGranahan, N., Swanton, C. Clonal Heterogeneity and Tumor Evolution: Past, Present, and the Future. Cell. 168 (4), 613-628 (2017).
  3. Stratton, M. R., Campbell, P. J., Futreal, P. A. The cancer genome. Nature. 458 (7239), 719-724 (2009).
  4. Makohon-Moore, A. P., et al. Limited heterogeneity of known driver gene mutations among the metastases of individual patients with pancreatic cancer. Nature Genetics. 49 (3), 358-366 (2017).
  5. Seyfried, T. N., Huysentruyt, L. C. On the origin of cancer metastasis. Critical reviews in oncogenesis. 18 (1-2), 43-73 (2013).
  6. McLaren, W., et al. Deriving the consequences of genomic variants with the Ensembl API and SNP Effect Predictor. Bioinformatics. 26 (16), 2069-2070 (2010).
  7. Robinson, J. T., et al. Integrative genomics viewer. Nature Biotechnology. 29 (1), 24-26 (2011).
  8. Amato, E., et al. Molecular alterations associated with metastases of solid pseudopapillary neoplasms of the pancreas. The Journal of Pathology. 247 (1), 123-134 (2019).
  9. Mafficini, A., et al. Reporting tumor molecular heterogeneity in histopathological diagnosis. PLoS One. 9 (8), e104979(2014).
  10. Shi, W., et al. Reliability of Whole-Exome Sequencing for Assessing Intratumor Genetic Heterogeneity. Cell Reports. 25 (6), 1446-1457 (2018).
  11. Simbolo, M., et al. DNA qualification workflow for next generation sequencing of histopathological samples. PLoS One. 8 (6), e62692(2013).
  12. Connor, A. A., et al. Integration of Genomic and Transcriptional Features in Pancreatic Cancer Reveals Increased Cell Cycle Progression in Metastases. Cancer Cell. 35 (2), 267-282 (2019).
  13. Priestley, P., et al. Pan-cancer whole genome analyses of metastatic solid tumors. bioRxiv. , (2018).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

Похожие статьи